第六章 混凝土及砂漿

第六章混凝土及砂漿第一節(jié)骨料和水第二節(jié)混凝土拌合物的和易性第三節(jié)混凝土的強度第四節(jié)混凝土的耐久性第五節(jié)混凝土外加劑第六節(jié)混凝土配合比設(shè)計第七節(jié)裝飾混凝土第八節(jié)其他混凝土第九節(jié)砌筑砂漿第十節(jié)抹面、防水及裝飾砂漿混凝土:是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。在普通混凝土中，水泥約占混凝土總重的10~15%，其余均為砂、石骨料，砂、石的比例為1:2左右，空氣的體積含量為1~3%骨料一般不與水泥起化學(xué)作用，其功能是構(gòu)成混凝土骨架，減少水泥用量和減小混凝土體積收縮?；炷恋姆诸惏茨z凝材料分類①無機膠凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等；②有機膠凝料混凝土，如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。按表觀密度分類混凝土按照表觀密度的大小可分為：重混凝土、普通混凝土、輕質(zhì)混凝土。這三種混凝土不同之處就是骨料的不同。

重混凝土是表觀密度大于2700Kg/m3，用特別密實和特別重的集料制成的。如重晶石混凝土、鋼屑混凝土等，它們具有不透x射線和γ射線的性能。

普通混凝土即是我們在建筑中常用的混凝土，表觀密度為1900～2500Kg/m3，集料為砂、石。

輕質(zhì)混凝土是表觀密度小于1900Kg/m3的混凝土。按使用功能分類結(jié)構(gòu)混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。

按施工工藝分類離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)水泥、纖維混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。按拌合物的和易性分類干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流動性混凝土、高流動性混凝土、流態(tài)混凝土等。第一節(jié)骨料和水粒徑大于5mm者稱為粗骨料，粒徑在5mm以下者稱為細(xì)骨料。細(xì)骨料有天然砂（河砂、海砂、山谷砂等）和人工砂，其中以河砂的質(zhì)量最好。1、山谷砂和人工砂的顆粒多棱角，表面粗糙，與水泥粘結(jié)較好，混凝土強度較高，但拌和物的流動性較差。2、河砂和海砂的顆粒少棱角，表面光滑，與水泥粘結(jié)較差，混凝土強度較低，但拌和物的流動性較好1.細(xì)骨料的有害雜質(zhì)：有害雜質(zhì)：云母、粘土、淤泥、有機物、化合物、輕物質(zhì)等。民用建筑用砂符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》；水工混凝土用砂符合《水工混凝土施工規(guī)范》；水運工程混凝土用砂符合《水運工程混凝土施工規(guī)范》。2.砂的粗細(xì)程度與顆粒級配砂的粗細(xì)程度是反映不同粒徑的砂粒，混合后的總體粗細(xì)程度。細(xì)度模數(shù)Mx是指不同粒徑的砂?；煸谝黄鸷蟮钠骄旨?xì)程度，用來表示砂的粗細(xì)程度。A1、A2、A3、A4、A5、A6—分別為用5.0mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm各篩上累計篩余百分率。粗砂Mx=3.7~3.1中砂Mx

=3.0~2.3細(xì)砂Mx=2.2~1.6特細(xì)砂Mx=1.5~0.7拌制混凝土以中砂為宜砂的顆粒級配指砂不同大小顆粒的搭配情況。單一粒徑兩種粒徑多種粒徑顆粒級配示意圖方孔篩孔（mm）累計篩余（%）I區(qū)II區(qū)III區(qū)10.00005.010~010~010~02.535~525~015~01.2565~3550~1025~00.6385~7170~4140~160.31595~8092~7085~550.16100~90100~90100~90混凝土用砂的顆粒級配應(yīng)處在某一級配區(qū)。1區(qū)砂較粗，2區(qū)砂屬于正常，3區(qū)砂較細(xì)。3.粗骨料粗骨料是粒徑>5mm的骨料。常用的粗骨料有卵石和碎石。（一）顆粒形狀及表面特征較理想的顆粒形狀：三維長度相等，相近的球形或立方體顆粒。較差的顆粒形狀：三維長度相差較大的針、片狀顆粒。1、碎石表面粗糙，與水泥石的粘結(jié)能力強，混凝土強度高，但和易性差。2、卵石表面光滑，棱角少，與水泥石的粘結(jié)能力差，但和易性好。3、針狀、片狀的顆粒使空隙率增大，易被折斷，應(yīng)限量。有害雜質(zhì)：粘土、淤泥、細(xì)屑、有機物、硫化物、硫酸鹽等。民用建筑應(yīng)符合《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為檢驗辦法》；水工混凝土應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》；水運工程混凝土用砂符合《水運工程混凝土施工規(guī)范》4.混凝土拌和及養(yǎng)護用水凡可飲用的水均可拌制和養(yǎng)護混凝土，不可用海水、未經(jīng)處理的工廢水、污水及沼澤水。缺乏淡水時，可用海水拌制素混凝土，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土不能用海水拌制對鋼筋混凝土。第二節(jié)混凝土拌合物的和易性和易性是混凝土拌合物的施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）的難易程度和抵抗離析作用程度并能獲得質(zhì)量均勻，密實混凝土的性能。和易性包含流動性、粘聚性、保水性。（1）流動性：流動性是混凝土拌和物在自重或施工振搗的作用下，產(chǎn)生流動，并均勻、密實地填滿模型的性能。流動性反映拌和物的稀稠，關(guān)系著施工振搗的難易和澆筑的質(zhì)量。（2）粘聚性（抗離析性）：粘聚性是混凝土拌合物在施工過程中互相之間有一定粘聚力，不發(fā)生分層、離析、泌水，保持整體均勻的性能。（3）保水性：保水性是混凝土拌合物保持水分不易析出的能力?；炷涟韬衔镏械乃徊糠质潜ＷC水泥水化所需水量，另一部分是為使混凝土拌合物具有足夠流動性，便于澆搗所需的水量。和易性的測定：一般常用坍落度來表示常態(tài)混凝土流動性的大小。粘聚性及保水性常根據(jù)經(jīng)驗，通過試驗或施工現(xiàn)場的觀察定性地評定其優(yōu)劣。坍落度20mm～80mm的常稱為低塑性混凝土；>100mm稱為塑性混凝土；>200mm稱為流動性混凝土；坍落度小于10mm的稱為干硬性混凝土。

粘聚性：在坍落的拌合物錐體一側(cè)輕打，若逐漸下沉，表示粘聚性好，如果錐體突然倒塌，部分崩裂，或石子離析則表示粘聚性不好。保水性：若提起坍落筒后，有較多稀漿從底部析出，拌合物錐體因失漿而骨料外露，表示保水性不好。若提起坍落筒后，無稀漿析出或僅有少量稀漿自底部析出，混凝土錐體含漿飽滿，表示混凝土拌合物保水性良好。維勃稠度（VB）:干硬性混凝土拌合物，采用維勃稠度作為和易性指標(biāo)。維勃稠度：混凝土拌和物裝入坍落筒內(nèi)，提出坍落筒后，將透明圓盤置于頂面，啟動振動臺，圓盤底面完全為水泥漿布滿所經(jīng)歷的時間。維勃稠度（VB）為10s～5s，屬半干硬性混凝土；20s～11s，屬干硬性混凝土；30s～21s，屬特干硬性混凝土；＞31s，屬超干硬性混凝土。坍落度指標(biāo)的選擇坍落度（GB50204-92）（mm）坍落度（DL/T5144-2001）（mm）結(jié)構(gòu)種類指

標(biāo)混凝土類別指標(biāo)基礎(chǔ)、地面、擋土墻等及其墊層，或配筋稀疏的結(jié)構(gòu)10～30素混凝土或少筋混凝土10～40板、梁和大中型截面的柱子30～50配筋率不超過1%的鋼筋混凝土30～60配筋密列的結(jié)構(gòu)（薄壁、斗倉、筒倉、細(xì)柱）50～70配筋率超過1%的鋼筋混凝土50～90配筋特密的結(jié)構(gòu)70～90影響混凝土拌合物和易性的因素:（1）水灰比的影響:水灰比是水與水泥的比值。

W/C過小，水泥漿干稠，流動性過低，施工困難；W/C過大，使混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，產(chǎn)生流漿、離析，影響強度。（2）單位用水量：水泥漿與骨料間的比例關(guān)系，常用單位用水量衡量，即單位體積混凝土的用水量。水灰比不變時，用水量越多，水泥漿愈多，流動性愈大。但水泥漿過多，將出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，使粘聚性變差，影響強度和耐久性；過少，則不能填滿骨料空隙或不能很好包裹骨料表面，產(chǎn)生崩坍現(xiàn)象，粘聚性變差。（3）含砂率：砂率是指砂的質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。砂率反映新拌混凝土中砂子與石子的相對含量。由于砂子的粒徑遠小于石子，砂率的變動會使骨料的空隙率和總表面積有顯著改變，因而對和易性產(chǎn)生較大影響。砂率過小，不能形成砂漿潤滑層，流動性差，影響粘聚性、保水性。砂率過大，骨料孔隙率及總表面積大，當(dāng)水灰比及水泥用量一定時，使拌合物干稠，流動性低；當(dāng)流動性一定時，使水泥用量顯著增大。合理砂率是指在水灰比及水泥用量一定的條件下，使新拌混凝土保持良好的粘聚性和保水性并獲得最大流動性的砂率值。也可以是指新拌混凝土獲得要求的流動性，具有良好的粘聚性及保水性時，而水泥用量最省時的砂率。（4）水泥品種和骨料的性質(zhì)：使用礦渣水泥時，保水性較差，使用火山灰水泥時，粘聚性較好，但流動性較小。卵石拌制的拌合物比碎石拌制的流動性好，河砂拌制的拌合物比山砂拌制的流動性好。骨料級配好的混凝土拌合物的流動性也好。（5）時間和溫度：拌合物拌制后，隨時間的延長而逐漸變得干稠，流動性減小。環(huán)境溫度的升高，水分蒸發(fā)及水泥水化反應(yīng)加快，拌合物的流動性變差，坍落損失也變快。（6）外加劑：在拌合物中加入少量引氣劑，可以使拌合物中增加很多均勻分布的微小氣泡，可起增加水泥漿流動性的有利作用。加入適量減水劑，可使水泥膠體所包裹的水分釋放出來，從而在不增加用水量的情況下，獲得較好的和易性。第三節(jié)混凝土的強度強度是新拌混凝土硬化后的重要力學(xué)性質(zhì)，也是混凝土質(zhì)量控制的主要指標(biāo)?；炷恋膹姸劝箟簭姸?、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等，其中抗壓強度最大，混凝土也主要用于承受壓力。（一）混凝土受壓破壞過程（二）荷載作用下的變形：1、受壓應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系Ⅰ階段：σ＜0.3破壞荷載，荷載與變形曲線近于直線，混凝土的變形主要是彈性變形，混凝土內(nèi)的微裂縫和界面裂縫無明顯變化。Ⅱ階段：

荷載繼續(xù)增加至（0.7~0.9）破壞荷載。此階段水泥石內(nèi)微裂縫和界面裂縫的數(shù)量、長度及寬度不斷增大，變形速度大于荷載的增加速度，荷載與變形之間不再是線性關(guān)系。Ⅲ階段：荷載繼續(xù)增加達到破壞荷載，混凝土內(nèi)出現(xiàn)不穩(wěn)定裂縫擴展，混凝土表面出現(xiàn)可見裂縫，變形速度進一步加快。Ⅳ階段：應(yīng)力達到破壞荷載后，裂縫發(fā)展為貫通裂縫，承載力下降，變形繼續(xù)增加，直到破壞。（二）抗壓強度與強度等級抗壓強度用試件破壞時單位面積(m2)上所能承受的壓力（N）表示，單位為Pa、KPa、MPa。根據(jù)試件形狀的不同，混凝土抗壓強度分為立方體抗壓強度和軸心抗壓強度（長方體）。（1）立方體抗壓強度（fcc）標(biāo)準(zhǔn)立方體（邊長150mm）試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件（20℃±2℃，相對濕度95%以上）下，養(yǎng)護到28d齡期，測得每組三個試件的極限抗壓強度平均值為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度。當(dāng)采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試件，應(yīng)將測定結(jié)果乘以換算系數(shù)，換算成標(biāo)準(zhǔn)值。采用100mm、200mm、300mm、450mm的立方體試件時，換算系數(shù)分別為0.95，1.05、1.15、1.36。（2）混凝土的強度等級根據(jù)混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值(95%的強度保證率)，將混凝土劃為12個強度等級：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。C25表示立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為25MPa?；炷恋妮S心抗壓強度（fc）：我國國家規(guī)范規(guī)定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強度稱為混凝土軸心抗壓強度，又稱為混凝土棱柱體抗壓強度。用棱柱體標(biāo)準(zhǔn)試件測定的軸心抗壓強比同截面的立方體抗壓強度小。當(dāng)立方體抗壓強度在10～50MPa時，軸心抗壓強約為立方體抗壓強度的0.70～0.80倍。我國規(guī)范規(guī)定混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值常取其等于0.67倍的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值。（四）混凝土的抗拉強度（ft）混凝土的抗拉強度很低，一般約為抗壓強度的7%~14%，且隨著混凝土強度的提高，拉、壓強度比值逐漸減小。（五）影響混凝土強度的因素混凝土的破壞型式：①骨料和水泥石分界面上的破壞；②水泥石強度低，水泥石本身破壞；③骨料的破壞（可能性很?。┗炷翉姸热Q于：水泥石強度、水泥石與骨料表面的粘結(jié)強度。影響混凝土強度的因素：①水泥強度與水灰比②骨料種類及級配③養(yǎng)護條件與齡期④施工因素1、水泥強度與水灰比：①水泥標(biāo)號：水灰比一定時，水泥標(biāo)號愈高，水泥石強度愈高，混凝土強度也愈高。②水灰比：水泥標(biāo)號相同時，水灰比越小，水泥石強度愈高，與骨料粘結(jié)力愈大，混凝土強度就愈高③混凝土強度fcu的經(jīng)驗計算公式

fcu

=Afce（C/W—B）

fce=c·fce,kA、B—與材料品種和施工條件有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)碎石：A=0.46B=0.07；卵石：A=0.48B=0.33c—強度等級富裕系數(shù)：1.0～1.13fcu—混凝土28d抗壓強度（Mpa）fce—水泥的實際強度fce,k—水泥28d的抗壓強度混凝土抗壓強度經(jīng)驗公式的運用：1、已知水泥強度，估算某一強度混凝土的水灰比2、已知水泥強度和水灰比，估算配制出的混凝土可達到的強度。2、骨料的種類及級配：碎石表面愈粗糙，骨料與水泥砂漿之間粘結(jié)力愈大，混凝土的強度愈高。骨料粒形以三維長度相等或相近的球形或立方體形為好。骨料級配愈好，填充愈密實，混凝土強度愈高。3、施工因素的影響：攪拌愈均勻，振搗愈密實，混凝土強度愈高；機械振搗比人工振搗更充分、均勻，混凝土強度更高。4、養(yǎng)護條件的影響：混凝土的養(yǎng)護是混凝土澆筑完畢后，使混凝土在保持足夠濕度和適當(dāng)溫度的環(huán)境中進行硬化，并增長強度的過程?；炷翉姸热Q于水泥的水化狀況，受養(yǎng)護條件影響。養(yǎng)護條件是混凝土成型后的養(yǎng)護溫度與濕度。養(yǎng)護溫度高時，硬化速度較快，養(yǎng)護溫度低時，硬化比較緩慢，當(dāng)溫度低至0℃以下時，混凝土停止硬化，且有冰凍破壞的危險?；炷翝仓?，應(yīng)在12小時內(nèi)進行覆蓋草袋，塑料薄膜等；使用硅酸鹽、普通水泥拌制的混凝土，澆水養(yǎng)護時間應(yīng)不小于7d；使用火山灰水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥或摻緩凝劑的混凝土，澆水養(yǎng)護應(yīng)不小于14天。干燥條件下，澆水養(yǎng)護不得少于21d；平均溫度低于5℃時，不得澆水養(yǎng)護，可涂刷保護膜，防止水分蒸發(fā)。第四節(jié)混凝土的耐久性耐久性：抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持結(jié)構(gòu)的安全，正常使用的能力?；炷恋哪途眯园ǎ嚎?jié)B性、抗凍性、耐磨性、耐化學(xué)侵蝕、抗碳化等。（一）混凝土的抗?jié)B性1、定義混凝土的抗?jié)B性是混凝土抵抗有壓介質(zhì)（水、油、溶液等）滲透作用的能力，它是決定混凝土耐久性的重要因素。對地下建筑、水利工程和海港工程等，均要求混凝土有足夠的抗?jié)B性。2、抗?jié)B性的表示方法抗?jié)B等級：以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法下，以每組六個試件四個未出現(xiàn)滲水時所能承受的最大水壓力值來確定。3、混凝土滲水原因：內(nèi)部存在滲水通道主要影響因素：水灰比來源：振搗不密實；水泥漿多余水分蒸發(fā)；泌水形成的孔隙和微裂縫。水灰比與混凝土抗?jié)B等級的大致關(guān)系:水灰比0.45~0.50.5~0.550.55~0.600.60~0.650.65~0.75抗?jié)B等級W12W8W6W4W24、提高混凝土抗?jié)B性的主要措施（1）選擇合理的水泥品種（2）采用較小的水灰比（3）選擇適宜的骨料粒徑，級配良好且干凈的骨料（4）摻入適量的減水劑、引氣劑、防水劑和粉煤灰等混合材料（5）適當(dāng)增加砂率（6）加強養(yǎng)護（二）混凝土的抗凍性1、定義:抗凍性是混凝土在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融作用而不破壞，同時不嚴(yán)重降低強度的性能。2、表示方法:抗凍等級是以28天齡期混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在吸水飽和狀態(tài)下所能承受的凍融循環(huán)次數(shù)N來確定。要求其強度降低不超過25%，質(zhì)量損失不超過5%。F50、F100、F150、F200、F300、F400。3、混凝土抗凍等級的選用：根據(jù)工程所處環(huán)境，年凍融循環(huán)次數(shù)按有關(guān)規(guī)范選用嚴(yán)寒氣候條件、冬季凍融交替次數(shù)多、處于水位變化區(qū)的外部混凝土，以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或薄壁結(jié)構(gòu)、受動荷載的結(jié)構(gòu)，均應(yīng)選用較高抗凍等級的混凝土；抗凍性好的混凝土，抗溫度變化，抗干濕變化、抗風(fēng)化等性能也好，因此溫和地區(qū)的水工建筑、民用建筑也應(yīng)提出抗?jié)B要求。影響抗凍性的因素：（1）水泥品種、標(biāo)號（2）水灰比（3）外加劑、摻合料（4）骨料品質(zhì)（五）混凝土的碳化1、定義水泥石中的Ca(OH)2與空氣中的CO2，在有水分存在的條件下，發(fā)生反應(yīng)生成CaCO3，并使混凝土中Ca(OH)2濃度下降，稱為混凝土的碳化。2、碳化對混凝土的不利影響：（1）碳化引起混凝土收縮，使混凝土表層產(chǎn)生微細(xì)裂縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。（2）碳化發(fā)展到鋼筋層時，使鋼筋表層的鈍化膜遭到破壞，發(fā)生生銹，最終導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。3、影響碳化速度的主要因素：（1）環(huán)境中的CO2濃度：濃度越高，碳化速度越快。（2）環(huán)境濕度：環(huán)境的相對濕度在50％～75％時，混凝土的碳化速度最快。5、減少碳化作用不利影響的措施（1）采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo層（2）合理選擇水泥品種（3）采用水灰比小，單位水泥用量較大的混凝土配合比（4）使用減水劑，改善混凝土的和易性，提高混凝土的密實度（5）加強施工質(zhì)量控制第五節(jié)混凝土外加劑混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)。一般情況摻量不超過水泥質(zhì)量的5%。

混凝土中摻入外加劑，是行之有效的改善混凝土性能的措施。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，外加劑已越來越多地得到發(fā)展和使用。因此，外加劑已成為混凝土中除由四種基本材料以外的第五種組分。1．減水劑減水劑是指在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。

（1）減水劑的作用機理

減水劑多屬于表面活性劑，它的分子結(jié)構(gòu)是由親水基團和憎水基團組成，當(dāng)兩種物質(zhì)接觸時（如水－水泥，水一油，水一氣），表面活性劑的親水基團指向水，憎水基團朝向水泥顆粒（油或氣）。減水劑能提高混凝土拌合物和易性及混凝土強度的原因，是由于其表面活性物質(zhì)間的吸附一分散作用，及其潤滑、濕潤作用所致。

水泥加水拌和后，由于水泥顆粒間分子引力的作用，產(chǎn)生許多絮狀物而形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10％～30％的拌合水（游離水）被包裹在其中，從而降低了混凝土拌合物的流動性。

當(dāng)加入適量減水劑后，減水劑分子定向吸附于水泥顆粒表面，親水基端指向水溶液。由于親水基團的電離作用，使水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷，產(chǎn)生靜電斥力，致使水泥顆粒相互分散，導(dǎo)致絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放出游離水，從而有效地增大了混凝土拌合物的流動性。陰離子表面活性劑類減水劑，其親水基團極性很強，易與水分子以氫鍵形式結(jié)合，在水泥顆粒表面形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，這層水是很好的潤滑劑，有利于水泥顆粒的滑動，從而使混凝土流動性進一步提高。減水劑還能使水泥更好地被水濕潤，也有利于和易性的改善。（２）減水劑的經(jīng)濟技術(shù)效果

摻減水劑的混凝土與未摻減水劑基準(zhǔn)混凝土相比，具有如下效果：

①在保證混凝土混合物和易性和水泥用量不變的條件下，可減少用水量，降低水灰比，從而提高混凝土的強度和耐久性。

②在保持混凝土強度（水灰比不變）和坍落度不變的條件下，可節(jié)約水泥用量。

③在保持水灰比與水泥用量不變的條件下，可大大提高混凝土混合物的流動性，從而方便施工。2.早強劑能加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑，稱為早強劑。

（１）氯鹽類早強劑

氯鹽類早強劑主要有氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中以氯化鈣應(yīng)用最廣。氯化鈣的早強作用主要是因為它能與Ｃ3Ａ和Ｃa（ＯＨ）2反應(yīng)，生成不溶性復(fù)鹽水化氯鋁酸鈣和氧氯酸鈣，增加水泥漿體中固相比例，提高早期強度；同時液相中Ｃａ（ＯＨ）2濃度降低，也使Ｃ3Ｓ、C2S加速水化，使早期強度提高。

氯化鈣的適宜摻量為１％～２％。氯化鈣早強效果顯著，能使混凝土３ｄ強度提高５０％～１００％，７ｄ強度提高２０%～４０％。氯化鈣早強劑因其能產(chǎn)生氯離子，易促使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，故施工中必須嚴(yán)格控制摻量。我國規(guī)范中規(guī)定：在鋼筋混凝土中氯化鈣的摻量不得超過水泥質(zhì)量的１％；在無筋混凝土中摻量不得超過３％。（２）硫酸鹽類（硫酸鈉、硫酸鈣、硫代硫酸鈉）

硫酸鹽的早強作用主要是與水泥的水化產(chǎn)物Ｃa（ＯＨ）2

反應(yīng)，生成高分散性的化學(xué)石膏，它與Ｃ３Ａ的化學(xué)反應(yīng)比外摻石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫鋁酸鈣，增加固相體積，提高早期結(jié)構(gòu)的密實度，同時也會加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期強度。硫酸鈉的適宜摻量為０．５％～２％，常以復(fù)合使用效果更佳。使用時應(yīng)防止引起堿集料反應(yīng)。

3.引氣劑與引氣減水劑引氣劑是指在混凝土攪拌過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。

引氣劑也是表面活性劑，其憎水基團朝向氣泡，親水基團吸附一層水膜，由于引氣劑離子對液膜的保護作用，使氣泡不易破裂。引入的這些微小氣泡（直徑為20~1000μｍ）在拌合物中均勻分布，明顯地改善混合料的和易性，提高混凝土的耐久性（抗凍性和抗?jié)B性），使混凝土的強度和彈性模量有所降低。

常用的加氣劑有松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽類、脂肪醇磺酸鹽類等。適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.005~0.01%左右。

4.緩凝劑及緩凝減水劑：緩凝劑是指能延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑。

由于緩凝劑在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或與水泥反應(yīng)生成不溶層而達到緩凝的效果。緩凝劑同時還具有減水、增強、降低水化熱等功能。

常用的緩凝劑及緩凝減水劑有糖類；羥基羧酸及其鹽類，如檸檬酸，酒石酸鉀鈉等。5.防凍劑：防凍劑是指能降低水泥混凝土拌和物液相冰點，使混凝土在相應(yīng)負(fù)溫下免受凍害，并在規(guī)定養(yǎng)護條件下達到預(yù)期性能的外加劑。常用的外加劑有：氯鹽類；氯鹽與阻銹劑類（亞硝酸鈉）；無氯鹽類等。第六節(jié)混凝土的配合比設(shè)計混凝土配合比是指混凝土中水泥、砂、石子和水四種主要材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。配合比設(shè)計就是合理確定單位體積混凝土中各組成材料的用量表示方法1、每m3混凝土中各材料的質(zhì)量：如1m3混凝土：水泥300kg、水180kg、砂720kg、石子1200kg；2、以水泥質(zhì)量為1，各材料的質(zhì)量比：如：水泥：砂：石：＝1：2.4：4.0，水灰比=0.60（一）混凝土配合比的設(shè)計原則（1）滿足混凝土施工所要求的和易性;（2）達到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級；（3）滿足工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求；（4）符合經(jīng)濟原則，節(jié)約水泥，降低成本。（二）混凝土配合比設(shè)計的基本資料1、了解工程設(shè)計要求的混凝土強度等級，強度保證率，施工水平，以便確定混凝土配制強度；2、了解工程所處環(huán)境對混凝土耐久性的要求，主要是抗?jié)B、抗凍性要求，以便確定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量；3、了解結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面尺寸及鋼筋配置情況，以便確定混凝土骨料的最大粒徑，拌合物的坍落度；4、了解混凝土施工方法及管理水平，選擇混凝土質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)差σ，計算配制強度；5、掌握原材料的性能。（三）混凝土配合比設(shè)計的步驟1、初步配合比的計算（經(jīng)驗公式或圖表）2、試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比（滿足和易性）3、實驗室配合比確定（強度及耐久性）4、施工配合比換算1、初步配合比的計算

（1）配制強度的確定

普通混凝土配制強度：

混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，這里取設(shè)計混凝土強度等級值（MPa）普通混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差σ0取值混凝土強度等級<C20C20～C35>C35σ0（Mpa）4.05.06.0水工大體積混凝土標(biāo)準(zhǔn)差σ0值

混凝土強度等級≤C9015C9020～C9025C9030～C9035C9040～C9045≥C9050（90d）MPa3.54.04.55.05.5（2）確定水灰比A、B選用表

骨料以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)骨料以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)卵

石混凝土碎

石混凝土卵石混凝土碎石混凝土普通水泥礦渣水泥普通水泥礦渣水泥A0.480.460.5390.6080.6370.610B0.330.070.4590.6660.5690.581水灰比與混凝土抗?jié)B等級的大致關(guān)系

水灰比0.45~0.50.5~0.550.55~0.600.60~0.650.65~0.75抗?jié)B等級W12W8W6W4W2抗凍混凝土水灰比要求

抗凍等級F50F100F150F200F300水灰比<0.58<0.55<0.52<0.5<0.45（3）確定單位用水量根據(jù)混凝土拌合物坍落度、粗骨料的種類和最大粒徑來選取，參照表初步確定單位用水量。拌合物稠度卵石最大粒徑（mm）碎石最大粒徑（mm）項目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度（mm）10～3019017016015020018517516530～5020018017016021019518517550～7021019018017022020519518570～90215195185175230215205195（4）計算混凝土的單位水泥用量根據(jù)已選定的單位用水量、水灰比，計算單位水泥用量水泥用量還應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量。（5）選取合理砂率Sp

參照表或近似公式初步確定含砂率（%）。水灰比0.400.450.500.550.600.650.70卵石最大粒徑mm1026~3228~3430~3531~3633~3834~3936~412025~3127~3329~3431~3632~3733~3835~404024~3026~3228~3330~3531~3632~3734~398021~2924~3125~3226~3427~3528~3629~3815020~2621~2822~3023~3224~3325~3426~36碎石最大粒徑mm1630~3532~3733~3835~4036~4138~4339~442029~3431~3632~3734~3935~4037~3238~434027~3229~3430~3532~3733~3835~4036~418023~2925~3226~3427~3628~3729~3930~4015021~2722~2923~3224~3425~3526~3627~38（6）計算砂、石用量

①

絕對體積法假定混凝土拌合物的體積等于各組成材料絕對體積和混凝土拌合物中所含空氣的體積總和。=（2）假定表觀密度法=1．初步配合比的試拌、調(diào)整

按初步配合比，稱取拌制0.015～0.030m3混凝土所需的各項材料，按試驗規(guī)程拌制混凝土，測其坍落度，觀察粘聚性及保水性。若和易性不符合要求，則調(diào)整砂率或用水量（保持水灰比不變），再進行拌和試驗，直至符合要求。2、基準(zhǔn)配合比和易性調(diào)整好后，需測出該新拌混凝土的實際表觀密度和本次拌和時各材料的實際用量。根據(jù)拌和時各材料的實際用量（C’、W’、S’、G’）和實測的該拌合物的表觀密度，按下式計算該混凝土的基準(zhǔn)配合比：令3檢驗強度及耐久性，確定實驗室混凝土配合比按基準(zhǔn)配合比，制作強度、抗?jié)B、抗凍等試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護至規(guī)定齡期，進行試驗。如果混凝土的強度、耐久性滿足要求，基準(zhǔn)配合比即為實驗室配合比。否則，應(yīng)將水灰比進行修正，并重新反復(fù)做試驗，直至符合要求為止?？梢曰鶞?zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，同時拌制3~5種配合比，進行強度及抗?jié)B性、抗凍性等性能試驗?？勺鞒鰪姸取冶惹€，抗?jié)B等級及抗凍等級—水灰比曲線，從中選出滿足各項技術(shù)要求的配合比。對于大型混凝土工程，在確定初步水灰比時，就同時選取3~5個值，對每一水灰比，又選取3~5種含砂率及3~5種單位用水量，組成多種配合比，平行進行試驗并相互校核。通過試驗，繪制水灰比與單位用水量，水灰比與合理砂率，水灰比與強度、抗?jié)B等級、抗凍等級等的關(guān)系曲線，并綜合這些關(guān)系曲線最終確定實驗室配合比。4、施工配合比的換算骨料含水率變化時施工配料計算實測工地砂及石子的含水率分別為a%及b%，則混凝土施工配料為：【例5-1】某房屋為鋼筋混凝土框架工程，混凝土不受風(fēng)雪等作用，設(shè)計混凝土強度等級C30，施工要求坍落度為30～50mm，施工單位無強度歷史統(tǒng)計資料，試設(shè)計該混凝土配合比。1.基本資料（1）設(shè)計要求：混凝土強度等級為C30，強度保證率為95%，施工單位無強度歷史統(tǒng)計資料，根據(jù)表取σ=5.0MPa；混凝土拌和物坍落度為30~50mm。

（2）所用原材料：1）水泥。根據(jù)該工程情況，選用強度等級42.5MPa的普通水泥。水泥實測強度＝49.3MPa，實測密度ρc＝3150kg/m3。

2）粗骨料。石灰?guī)r碎石，DM＝40mm，取5～40mm連續(xù)級配，實測表觀密度ρ＝2700kg/m3，松散堆積密度＝1550kg/m3。

3）細(xì)骨料。河砂，細(xì)度模數(shù)為2.70，屬中砂，級配合格，實測表觀密度2650kg/m3，松散堆積密度＝1520kg/m3。粗細(xì)骨料的品質(zhì)均符合規(guī)范的要求，含水狀態(tài)以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)。2．初步配合比計算（1）混凝土施工配制強度計算由配制強度公式有：＝30.0＋1.645×5.0＝38.2MPa（2）初步確定水灰比（W/C）：由強度公式有＝＝0.57（3）初步估計單位用水量（W）：根據(jù)已知的坍落度值30～50mm，碎石最大粒徑為40mm，查表可得：W=175（kg/m3）（4）計算水泥用量：

（5）初步估計砂率[S/（S+G）]：根據(jù)碎石最大粒徑DM=40mm，水灰比＝0.57，查表有=35%（6）計算粗、細(xì)骨料用量：由于本例題中已知各材料的密度值，所以按絕對體積法計算為方便。本題未使用引氣劑，可取α＝1.0，則有解上式得：S=683kg/m3；G=1267kg/m3。初步配合比為：C=307kg/m3、

W=175kg/m3、S=683kg/m3、G=1267kg/m3

3．試拌調(diào)整，確定基準(zhǔn)配合比按初步配合比，稱取拌制0.02m3混凝土所需的各項材料：C=6.14kg、S=13.66kg、G=25.34kg、W=3.50kg。拌制混凝土，測得的坍落度為20mm，需增加水泥漿4%（即水泥0.24kg、水0.14kg）。重新拌和混凝土，測得坍落度為45mm，粘聚性及保水性良好，和易性滿足要求。初步配合比：C=307kg/m3、W=175kg/m3、S=683kg/m3、G=1267kg/m3該混凝土各種材料實際用量為：＝6.38kg、=13.66kg、＝25.34kg、＝3.64kg。實測混凝土拌和物表觀密度2430kg/m3，計算得K=49.5716，可算得基準(zhǔn)配合比為：C＝316kg/m3、S＝677kg/m3、G=1256kg/m3、W=180kg/m3。即C：S：G：W＝1：2.14：3.97：0.57。4．檢驗強度確定實驗室配合比以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)，分別拌制不同水灰比的三種混凝土，測定其表觀密度及28d強度，按作圖法求得W/C=0.53。實測混凝土表觀密度=2431kg/m3，可算得，該混凝土的各項材料用量為：C=337kg/m3、S=671kg/m3、G=1244kg/m3、W=179kg/m3。

第八節(jié)其他混凝土一、輕骨料混凝土以天然多孔輕骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或輕砂作細(xì)骨料，用硅酸鹽水泥、水和外加劑（或不摻外加劑）按配合比要求配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土。輕骨料混凝土具有密度小、保溫性好、抗震性好，適用于高層及大跨度建筑。輕骨料混凝土的主要技術(shù)性能：1.輕骨料混凝土的抗壓強度，一般隨水泥標(biāo)號和用量而變化，輕骨料的強度和密度也有很大影響。2.輕骨料混凝土的變形性比普通混凝土大，彈性模量較小，約為同強度混凝土的50%—70%。3.輕骨料混凝土的收縮和徐變分別比普通混凝土大20%—50%和30%—60%。輕骨料混凝土的熱膨脹系數(shù)約比普通混凝土低20%。二、多孔混凝土在水泥料漿中均勻分布大量封閉氣孔或開口毛細(xì)孔而不用粗粒的輕質(zhì)混凝土稱為多孔混凝土。在建筑中應(yīng)用較多的是加氣混凝土和泡沫混凝土。1、加氣混凝土由硅質(zhì)材料和石灰或水泥，摻入發(fā)氣劑，加水拌勻，經(jīng)蒸壓或蒸養(yǎng)而成。加氣混凝土可制成配筋條板，用作屋面和墻體構(gòu)件，也可以作為樓板。加氣混凝土與石棉水泥板面層復(fù)合制成條板，可用于墻體結(jié)構(gòu)。加氣混凝土可制成砌塊、保溫管套等2.泡沫混凝土泡沫混凝土是由水泥漿和穩(wěn)定的泡沫拌勻后硬化而成，是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且具有不燃性的新型建筑節(jié)能材料。泡沫混凝土是一種新型的節(jié)能環(huán)保型建筑材料，國內(nèi)外學(xué)者對其做了大量的研究開發(fā)，使其廣泛應(yīng)用于墻體材料中，但其還存在一定的缺陷，如強度偏低、開裂、吸水等，因而要進一步擴大其應(yīng)用領(lǐng)域還需在發(fā)泡劑、配合比、工藝流程、設(shè)備等方面做更進一步的研究。三、防水混凝土

防水混凝土又稱抗?jié)B性混凝土，是指具有較高抗?jié)B性的混凝土。通過改善骨料顆粒級配，適當(dāng)增加水泥用量，以及摻加適當(dāng)外加劑（密實劑，防水劑，減水劑，加氣劑等）可使混凝土均勻密實，杜絕內(nèi)部毛細(xì)管通路，達到較高的抗?jié)B、防水性能。采用防水混凝土可省去構(gòu)件表面的水泥砂漿防水層，瀝青或油毛氈防水層、金屬防水等，簡化結(jié)構(gòu)構(gòu)造。（一）骨料級配法防水混凝土

將三種或三種以上不同級配的砂、石，按照一定比例配制成較理想的級配，加入一定數(shù)量顆粒粒徑小于0.16mm的粉料，便使空隙充分填塞。如果粉料摻入過多，則效果相反。（二）外加劑防水混凝土

外加劑防水混凝土是利用外加劑來顯著降低混凝土的孔隙率或改變混凝土的孔結(jié)構(gòu)，或使孔隙表面具有憎水性。1.防水劑防水混凝土常用的有氯化鐵、氯化鋁防水劑，摻量為3％，它能與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)，生成的氫氧化鋁凝膠能堵塞毛細(xì)孔隙，具有很高的抗?jié)B性。適用于水中結(jié)構(gòu)的無筋、少筋厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程。2.引氣劑防水混凝土引氣劑可在混凝土內(nèi)部形成大量的微小封閉氣泡，這些氣泡可切斷連通的毛細(xì)孔隙。這些氣泡的存在大大改善了混凝土拌和物的粘聚性和保水性，減少了混凝土內(nèi)的連通孔隙和由于泌水在粗骨料表面所造成的水隙。引氣劑防水混凝土具有較高的抗?jié)B性。

減水劑防水混凝土減水劑可降低混凝土的拌合用水量和水灰比，既可降低混凝土的毛細(xì)孔隙含量，又可減少毛細(xì)孔的孔徑。常用的各種減水劑均可使用，也可使用引氣減水劑。減水劑防水混凝土的抗?jié)B性較高。適用于鋼筋密集或搗固困難的薄壁型防水結(jié)構(gòu)物，也適用于對混凝土凝結(jié)時間和流動性有特殊要求的防水工程。（三）富水泥漿防水混凝土這種混凝土對骨料級配無特殊要求，只是水泥用量不低于300kg/m3,灰砂比常保持在1:2.0~1:2.5范圍內(nèi)，必要時加入適量（0.15%~0.20%）的塑化劑。這種防水混凝土適用于環(huán)境潮濕的地下結(jié)構(gòu)防水工程。四、纖維混凝土（一）鋼纖維混凝土

目前常用的鋼纖維有低碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維，前者主要用于普通鋼纖維混凝土，后者主要用于耐熱鋼纖維混凝土。（二）合成纖維混凝土

目前常用的合成纖維主要有聚丙烯纖維和碳纖維等。聚丙烯纖維（也稱丙綸纖維），可單絲或以捻絲形狀摻于水泥混凝土中，直徑為（20～100）μm，纖維長度為（4～25）mm的細(xì)纖維較好，通常摻入量為0.05%～0.15%。聚丙烯纖維的價格便宜，但其彈性模量僅為普通混凝土的1/10，對混凝土增強效果并不顯著，但可顯著提高混凝土的韌性和抗沖擊性，增強阻裂能力。

碳纖維是由石油瀝青或合成高分子材料經(jīng)氧化、碳化等工藝生產(chǎn)出的。碳纖維屬高強度、高彈性模量的纖維，作為一種新材料廣泛應(yīng)用于國防、航天、造船、機械工業(yè)等尖端工程。碳纖維增強水泥混凝土具有高強、高抗裂、高抗沖擊韌性、高耐磨等多種優(yōu)越性能。五、防輻射混凝土防輻射混凝土也稱為防護混凝土、屏蔽混凝土或重混凝土。它能屏蔽α、β、、射線和中子流的輻射。六、耐熱混凝土耐熱混凝土通常指長期經(jīng)受高溫（2000C以上）作用，并能在高溫下保持所需物理力學(xué)性能的特種混凝土。耐熱混凝土主要應(yīng)用在煙囪、工業(yè)窯爐的基礎(chǔ)和溫度不太高（9000C以下）的部位。常用的耐熱混凝土：1.硅酸鹽水泥和礦渣水泥耐熱混凝土。2.高鋁水泥耐熱混凝土。3.水玻璃耐熱混凝土七、耐酸混凝土常用的耐酸混凝土是由水玻璃作膠凝材料，氟硅酸鈉為促凝劑，與耐酸骨料及摻料按一定比例配制而成的。常用的水玻璃有鉀水玻璃和鈉水玻璃。耐酸骨料和摻料有石英砂粉、瓷粉、輝綠巖鑄石骨料及鑄石粉、安山巖骨料及石粉等，耐酸混凝土也可用瀝青、硫磺、合成樹脂等來配制。耐酸混凝土可用于貯油器、輸油管、儲酸槽、耐酸地坪及耐酸器材等。八、聚合物混凝土和塑料混凝土聚合物混凝土是一種有機、無機復(fù)合的新型材料。由于